Welche Pegelverhältmnisse erwartet Atmega am Xtal1 Pin?

[Ingo]

Hallo fORUM;

der Hintergrund meiner Frage ist Folgender. Ich möchte als external clock einen TCXO anschließen. Der Liefert am Ausgang Sinus mit 1Vss lt. Datenblatt. Um Ganz sicher zu gehen, habe ich eine kleine Platine dazu erstellt, die mir den Pegel auf TTL holt und einen, wenn auch recht verschliffenen Rechteck liefert. Normale Oszillatoren mit TTL sind ja kein Problem. Aber könnte ich auch den TCXO nackig mit den 1Vss an den Mega packen? Oder läuft da das Moped garnicht erst los. Die Platine beinhaltet einen 74HCT04, 10nf, 100kOhm und 1 Block C 100nf. Ich habe die 6 Inverter einfach in Reihe geschaltet. Das Signal des Oszillators kopple ich über 1nf ein und entnehme den TTL Pegal nach dem 6. Inverter. Der Erste Inverter ist als Verstärker geschaltet, das heißt, 100kOhm vom Eingang zum Ausgang.

Zum Einsatz kommt ein auf +2Hz (0.2ppm) justierter TCXO 10 MHz. Es soll eine frei laufende Uhr werden.

Gruß aus Thüringen
Ingo

 

[Dirk]

Hallo Ingo,

schau mal in das Datenblatt des Mikrocontrollers, Kapitel bzw. Tabelle "DC Characteristics". Hier werden die Pegel für Low- und High-Erkennung angegeben. Bei Atmega48/88/168 sind die Pegel beispielsweise (müsste bei allen anderen ATmega auch so sein, weicht bei kleineren VCC etwas ab), VCC 5V:

Maximalwert für eine Low-Erkennung: 0,1 x VCC
Minimalwert für eine High-Erkennung: 0,7 x VCC

Der 1Vss Pegel dürfte also nicht ausreichen. Du müsstest den Pegel anpassen.

Möglicherweise wird das Taktsignal schon bei erheblich kleineren Pegeln erkannt, gerade wenn man den internen Oszillator aktiviert (Fuse auf Quarzoszillator), würde ich allerdings nicht machen, ist auch nicht garantiert und der XTAL2 ist aktiv.

Grüße,
Dirk

 

[dino03]

Hi Ingo,

Ich möchte als external clock einen TCXO anschließen. Der Liefert am Ausgang Sinus mit 1Vss lt. Datenblatt.
...
Aber könnte ich auch den TCXO nackig mit den 1Vss an den Mega packen?
...
Zum Einsatz kommt ein auf +2Hz (0.2ppm) justierter TCXO 10 MHz. Es soll eine frei laufende Uhr werden.

also laut Datenblatt benötigt der XTAL1-Eingang für High minimal 0,8V und darf für Low maximal 0,1V haben. Das Fenster sollte also für den TCXO reichen. Würde ich aber sicherheitshalber ausprobieren. Aber irgendwie ist das verdammt übertrieben was du da machst Ein TCXO ist nicht grade billig und wird eher in Meßgeräten eingesetzt (Frequenzzähler oder sowas). Sieh dir mal den RV3029 (Reichelt) an. Der hat nen 32,768kHz-Quarz eingebaut den man über einen eingebauten Temperaturfühler angleichen kann. Also nicht mit viel Strom auf ne einheitliche Temperatur gebracht sondern über eine Temperaturmessung kalibriert. Außerdem kostet der ne ganze Ecke weniger und du kannst den Atmel dann mit einem beliebigen Quarz laufen lassen. Zusätzlich hast du noch ne RTC für den Stromausfall. Ein TCXO würde ich nicht grade für ne Uhr verbraten. Sowas ist doch eigentlich viel zu schade dafür

Gruß
Dino

 

[Ingo]

Hi Dirk,

der Zufall wollte es, daß ich so um die hundert Stück der Dinger für billich Geld bekommen habe Klar, 32,768 KHz Quarze tun auch ihren Zweck. Habe ja beruflich fast täglich damit zu tun. Aber +/- 4 Sekunden am Tag sind da locker drin und liegen noch in der Spec. Klar sind 0,2ppm Overkill. Aber warum nicht. Genauigkeit macht Spass Ich habe mir überlegt, das Ding einfach zu Jumpern. Dann kann ich es ausprobieren und berichten.

 

[Dirk]

@Ingo:
Dino03 hat nach mir nochmal geschrieben.

@Dino03:
Ich bin mir da jetzt mit dem Pegel nicht sicher, möglich dass der Pegel bei aktiviertem Oszillator "schmäler" sein darf. Ich weiss auch nicht, wo du das im Datenblatt gefunden hast und bei welchem Mikrocontroller. Allgemein steht jedenfalls 0,1 x VCC und 0,7 x VCC, das sind dann bei VCC 5,0V Maximum für Low 0,5V und Minimum für High 3,5V. (Der Pegel des externen Oszillators wird auch beim STK600, bei STK500 glaube ich auch und auch bei unserem Developmentboard (dev-tools.de) an die Targetspannung VCC angepasst.) Aber wie geschrieben, möglicherweise gehts trotzdem mit anderen Pegeln (der Quarz schwingt ja auch nicht mit so großem Uss), ich habe dafür aber nichts im Datenblatt gefunden.

Grüße,
Dirk

 

[dino03]

Hi Dirk,

@Dino03:
Ich bin mir da jetzt mit dem Pegel nicht sicher, möglich dass der Pegel bei aktiviertem Oszillator "schmäler" sein darf. Ich weiss auch nicht, wo du das im Datenblatt gefunden hast und bei welchem Mikrocontroller. Allgemein steht jedenfalls 0,1 x VCC und 0,7 x VCC, das sind dann bei VCC 5,0V Maximum für Low 0,5V und Minimum für High 3,5V.
...
ich habe dafür aber nichts im Datenblatt gefunden.

ich mußte auch etwas länger suchen
Ich hab nen Mega8 Datenblatt genommen (die große PDF-Datei).
Bei "Electrical Characteristics" >> "DC-Characteristics" findet man was.
Da sind die Pegel angegeben die bei "External Clock Selected" benötigt werden.
Ich hab die Angaben an der Stelle auch am wenigsten erwartet. Eher irgendwo bei "External Clock Drive". Da ist aber nur das Timing.

KORREKTUR: hab grad nochmal reingesehen. Es steht "0.8 Vcc" da und nicht 0,8V.
Schade. Also doch nicht. Hab ich mich wohl verguckt.
OK. Ich nehme alles zurück und behaupte was anderes

der Zufall wollte es, daß ich so um die hundert Stück der Dinger für billich Geld bekommen habe

Ähhh ... welche übrig ? ...... so um 2-3 würde ich dich wohl erleichtern damit das Lager kleiner wird
Bis jetzt hab ich nen TCXO nur in meinem Hameg Frequenzzähler ...

Gruß
Dino

 

[Ingo]

Hi Dino,

also, ich habe da bestimmt welche übrig. Die sind aber noch nicht abgeglichen. Also nur vom Werk aus. Ich habe mit meinem Stunden zugebracht, um den auf die +2Hz zu bekommen Aber so sind die auch recht genau. Es sind RALTRON RTXO-781 10,000000 MHz. Schicke Dingerchen

Gruß Ingo

 

[dino03]

Hi Ingo,

also, ich habe da bestimmt welche übrig. Die sind aber noch nicht abgeglichen. Also nur vom Werk aus. Ich habe mit meinem Stunden zugebracht, um den auf die +2Hz zu bekommen Aber so sind die auch recht genau. Es sind RALTRON RTXO-781 10,000000 MHz. Schicke Dingerchen

Das Datenblatt beim Hersteller ist verschlüsselt
Aber Google hilft weiter. Es gibt ja noch andere Quellen
Es gibt die Teile also mit 1,5/2,0/2,5ppm und als HCMOS mit ClippedSinewave Ausgang wenn ich das richtig interpretiere. Also ein Sinusoszillator der übersteuert ist. +/-3ppm kann man verstellen. Man müßte also über einen längeren Zeitraum die Frequenz gegen das DCF77-Signal legen und dann ab und zu mal ein wenig verstellen damit es genauer wird. Dauert zwar etwas aber sollte möglich sein. Wäre ne schöne Applikation für nen Atmel mit nem Timer. Mit PLL wird das alles wieder so aufwendig

Gruß
Dino

 

[dino03]

Die Intelligenz der Masse ...

Hi Ingo,

Lieferung ist da und der erste hat schonmal etwas Strom gesehen ...


Ich hab ein wenig mit Keramiks und nem Elko gesiebt und den Ausgang mit 22k belastet. Im Datenblatt beziehen sich die Angaben auf 10k Last.

Also die Frequenz sieht auf meinem 12Jahre alten Hameg-Counter schon recht gut aus


Die Ausgangsspannung pendelt allerdings als Sinus um das GND Potential ...

einfach so an nen Atmel klemmen ist da wohl nicht.

und bricht wenn man den zweiten Tastkopf vom Zähler anschließt schnell etwas in sich zusammen ...

von +1V/-1V auf +0,8V/-0,8V . Alles recht empfindlich ...

Am besten ist es wohl wenn man die Teile mit einer definierten Last am Ausgang betreibt und dann einen hochohmigen Puffer (nen MOSFET oder was ähnliches) dahinter setzt. Mal sehen was ich mir da ausdenke

Wenn man die Toleranz der TCXOs und das Alter meines Frequenzzählers bedenkt sieht das schon garnicht so schlecht aus. Seit dem Kauf hab ich ihn noch nicht wieder justiert. Wird also wohl mal fällig.

Also besten Dank für die Lieferung. Mal sehen wann ich die Teile mit DCF77 als Referenz genauer justiere.
Sozusagen ne manuelle PLL mit mechanischer Frequenznachregelung über HF-Abgleichwerkzeug


Nach und nach sehe ich mir jetzt an was mein Zähler bei den 5Stk TCXO´s so anzeigt. Danach geht es nach dem Motto "Die Intelligenz der Masse". Wenn man statistisch annimmt das die 5Stk um den richtigen Wert herum pendeln dann kommt folgendes raus ...
Nr.1 : 10.000000
Nr.2 : 10.000013
Nr.3 : 10.000022
Nr.4 : 10.000033
Nr.5 : 10.000039
Der wirkliche Wert der 10,000000MHz wird auf dem Frequenzzähler wohl als etwa 10.000020 angezeigt. Da der Frequenzzähler bei den hohen Frequenzen nicht mit einer Impulszeitmessung sondern über eine Gate-Zeit arbeitet wird der interne Oszillator des Zählers wohl etwas zu langsam laufen und dadurch etwas zu viele Impulse durchlassen. Man müßte ihn also bei einer Justierung etwas schneller stellen.

Wenn ich also meinen Frequenzzähler mit dem TXCO justiere der auf der Anzeige 10.000022 erzeugt dann werde ich wohl nach dieser Annahme relativ gut am wirklichen Wert liegen. Das ist allerdings jetzt nur eine Annahme anhand von logischen Schlüssen. Bei der kleinen Anzahl (nur 5Stk) an TCXO´s ist das Ergebnis auch noch nicht wirklich belastbar ( Ingo schick mal den Rest ).

Ich werde also wohl mit Nr.5 (10.000039MHz) anfangen diesen TCXO mit der Hilfe der DCF77-Sekundentakte auf eine optimale Genauigkeit abzugleichen. Mal sehen wann da Zeit zu ist

Gruß
Dino